二衬施工工法

隧道模板衬砌台车施工工法一、前言二次衬砌支护是在隧道早期支护完毕之后，围岩和早期支护稳定之后进行的，采用自行式全断面液压模板衬砌台车，合钢模板泵送混凝土入模。插入式振捣棒和附着式振捣器联合振捣。作为隧道正式运行后的重要安全储藏的二衬施工对后来有着重要到的影响，因此，二衬在隧道施工中的重要性也是显而易见的。而二衬的施工办法也是有许多，但每一种施工办法都遵照内实外美这一种总体原则。一种良好的衬砌的质量都要有他的使用性、可靠性和耐久性。从总体上讲，只要严格按照施工工艺施工，混凝土衬砌的质量是完全能够确保的。在山岭隧道的施工中，新奥法施工已经成为主流，近几年将近占到隧道建设的98％，在将来的几十年甚至上百年里，新奥法在隧道施工中仍将占据着不可动摇的地位。在早期支护完毕的状况下，二次衬砌的施工质量也是隧道施工的一种重点和难点，它直接影响到隧道的运行安全，应当予以足够的认识。二、二次衬施工条件的选定二次衬砌应在围岩和早期支护变形基本稳定之后施作。围岩变形量较大，流变特性明显时，要加强早期支护并及早施作仰拱和二次衬砌。同时，必须遵照软弱围岩紧衬砌，V、IV级围岩二次衬砌均规定应及时制作；对于V级围岩，二次衬砌规定与掌子面的滞后距离不不不大于80米，IV级围岩二次衬砌滞后距离不不不大于140米，III级围岩段规定在围岩变形基本稳定后制作，距掌子面距离不不不大于200m。当围岩变形过大，早期支护力局限性时，应及时反馈，方便及时加强早期支护，或修改二次衬砌设计参数及提前施作模筑砼。在制作带仰拱的二次衬砌是，应先浇筑仰拱，再浇筑洞身墙拱二衬砼。遵照先拱后墙由下而上的施工办法。三、工艺特点1、衬砌质量高。泵送混凝土解决了小模板衬砌人工上料顶部不易密实的问题，不仅达成了内实外美的质量效果，并且基本杜绝了隧道衬砌渗漏水现象。2、施工速度快由于施工机械化程度高，从混凝土生产、运输、上料到模板就位、脱模均为机械化一条线流水作业，提高了施工速度和工作效率。3、劳力投入少。由于施工机械化程度高，使用方便，减少了劳动强度，大大减少了劳力的投入。既缩短了施工时间，又节省了经济投入。四、衬砌台车的构造原理衬砌台车是由模板、台车架、模板支撑调节机构（含液压系统）、行走机构、电气控制系统等五大部分构成。见衬砌台车构造示意图。1、模板是根据施工衬砌面轮廓加工而成，由顶模和侧模构成。顶模和侧模之间采用铰接，相似模板之间采用螺栓联结。两侧模板根据需要可调换成直墙模板或曲墙模板，在顶模中部通过安装不同宽度的加宽块，能够做到一种台车用于不同加宽断面的衬砌。侧模上开工作窗口，用于混凝土浇注和捣固。2、台车架用于支撑和固定模板，承受传递衬砌时混凝土的重量。3、模板支撑调节机构用于操作模板立模、定位、固定、脱模等，并将混凝土重量传递给台车架和地面。普通由液压控制系统通过油缸的伸缩达成模板的立模定位及收模的作用，用千斤顶丝杠支撑固定模板。4、行走机构使台车沿铺设的钢轨行驶到所需衬砌的位置。5、电器控制系统用于行走电机、油泵电机、台车照明部分的电气操作控制和保护。台车通过立模、混凝土浇注、脱模、行走这四个工作过程，即可完毕台车衬砌的整个作业。图1衬砌台车构造图图2二衬整体钢模台车五、工艺流程：二衬施工工艺流程见图见下图：初支面解决初支面解决测量信息反馈测量信息反馈断面检查台车拼装调试断面检查台车拼装调试 透水管防水板安装模板表面打磨解决透水管防水板安装模板表面打磨解决台车就位台车就位钢筋绑扎及预埋件安装钢筋绑扎及预埋件安装刷涂脱模剂刷涂脱模剂安装混凝土输送管油缸伸出支撑模板到位安装混凝土输送管油缸伸出支撑模板到位混凝土泵准备就绪密封面粘贴双面胶带混凝土泵准备就绪密封面粘贴双面胶带混凝土生产紧固千斤顶丝杠混凝土生产紧固千斤顶丝杠混凝土运输端模板及止水条安装固定混凝土运输端模板及止水条安装固定混凝土浇注混凝土泵送混凝土浇注混凝土泵送松开千斤顶丝杠松开千斤顶丝杠脱模及砼养生脱模及砼养生台车移位台车移位台车检查台车检查图3模板台车衬砌工艺流程图六、核心技术：6.1对台车的技术规定：（1）加工台车时，衬砌断面轮廓按隧道设计断面尺寸扩大50㎜。（2）台车一次衬砌长度可采用9m-12m长度，固然加长模板长度对于进度是有利的，但是，根据现在大多数公路隧道的衬砌厚度来考虑，模板越长，混凝土的温度收缩、干燥收缩的开裂就容易发生，因此模板的长度（一次性灌注长度）多采用9m和（3）台车的构件尺寸要考虑运输和安装时的限制，普通不超出6m。（4）面板采用Q235钢板，厚度为10㎜、宽度以1.5m为宜，表面平整，接缝平顺，缝隙不不不大于1㎜。（5）台车架整体刚度大，弹性变形不超出50㎜，以使运输车辆顺利通过。车架拱部要有足够的空间通过通风管。（6）能够采用矮边墙的施工办法，或者用10mm的钢板在原有模板的基础上对二衬台车进行延长而取代矮边墙的施工办法。6.2矮边墙施工：（1）边墙控制标高对于曲墙和直墙分别为内轨顶面下列250㎜（拐点处）和320㎜处，矮边墙顶部向围岩方向按15%的坡度下降以防渗漏水。（2）直墙矮边墙搭接面为台车定位密封面，平整度要高。在曲线地段，矮边墙根据每次衬砌的长度和位置做成折线。在曲墙部分，要严格控制矮边墙施工标高误差。对二衬台车模板进行加长的办法这里不与阐明，其办法和整个二衬台车的模板加工，工作原理相似。6.3台车拼装调试与模板表面解决：台车拼装所需人员及设备：装载机1台，挖机1台，2～5t手拉葫芦3台，电焊机2台，人员12人，其中指挥1人、机械工4人、电工1人、普工6人。6.4台车拼装次序：台车拼装按下列程序进行：拼装台车架吊装顶模铺设行走轨道安装行走机构安装油缸拼装台车架吊装顶模铺设行走轨道安装行走机构安装油缸安装油缸表面找平除绣通电试机加液压油和润滑油脂安装液压系统吊装侧模表面找平除绣通电试机加液压油和润滑油脂安装液压系统吊装侧模图4台车拼装拼装结束后，用手持角磨机对模板表面除锈找平，对无法调节的模板接缝处的小凸台用手持砂轮机磨平，用加垫子或抹腻子等方法消除缝隙。最后验收台车。模板台车质量规定和验收表1序号验收项目误差范畴1面板厚度（10mm）不不大于规定厚度2模板平整度≤0.1mm3主桁架构造长度误差≤10mm4门架主构造对角线误差≤10mm5两模板间隙≤1mm6任意相邻模板错台≤2mm7前后两端轮廓误差≤2mm8外轮廓表面纵向直线度≤2/1000mm9作业窗缝隙误差≤2mm6.5监控围岩及初支的稳定状况，拟定二衬的施工时间监控拱顶下陷量及断面收敛状况拟定二衬施工时间。在围岩监控中满足下列条件时方可进行二衬施工：（1）断面的位移速率明显收敛，围岩基本稳定；（2）周边位移速率不大于0.1-0.2mm/d，或拱顶下沉速率不大于0.07-0.15mm/d。(3)二衬前的位移已达总位移的80%以上。（4）早期支护表面裂缝不在发展。（5）对于II类围岩，当不满足这些条件，围岩有失稳迹象时，为了控制过大变形以及安全需要能够提迈进行二次衬砌。6.6防水层施工6.6.1早期支护表面解决在防水层铺设前，先认真检查喷射砼表面与否平整和钢筋头露出，对表面凹凸不平和空洞处用喷射砼补平，对外露的钢筋头用电焊切除并用锤铆平抹砂浆素灰补平。解决完毕后方可进行防水卷材的铺设。6.6.2塑料透水盲管的挂设为了有效的排除二次衬砌背后的积水，在早期支护和防水板之间背后按5m的纵向间距设立环向透水盲管，局部有渗水严重地段，采用弹簧半管加密方法。环向盲管和半管的水通过设在衬砌底部的纵向排水管和仰拱回填里的横向排水管引到中央排水沟里，最后引到洞外。

6.6.3防水层的铺设铺设土工布和防水板在自制简易台架或台车上进行,上部采用现场使用的钢管或槽钢弯制成与隧道拱部形状相似的支撑架,用丝杠与台架连接,方便升降.施工时先铺设土工布,用射钉将土工布固定牢固.然后铺设防水板图5挂布台车6.6.3.1防水卷材的(1)防水板应在早期支护基本稳定后进行，防水层材料的物理力学性能要符合设计规定，现在隧道施工大都使用复合型防水板既省时又省力，施工方便，质量也好。(2)防水板铺设前，应用电焊或氧焊将早期支护外露的锚杆头、钢筋网头等铁件齐根切除，并抹砂浆遮盖，以防刺破防水板。对于开挖面严重凹凸不平的部位须进行修凿和找平。方可铺设防水卷材。

（3）防水板铺设和锚固

用射钉枪将吊挂肋条锚固在喷锚支护上。水泥钉长度不得不大于50mm，平均拱顶3～4点/m2，边墙2～3点/m2。a、防水板的焊接。（4）防水板的焊接复合型防水板的规格能够根据不同的断面规定提前预定生产，宽度普通为三米为宜。长度根据不同的断面规定来订做。此种搭接为环向搭接，防水板搭接宽为10cm。采用自动爬焊机焊接。局部用热熔的办法配合焊接。防水板须进行检查与否有变色、波纹（厚薄不均）、斑点、刀痕、撕裂、小孔等缺点，如果存在质量疑虑，应进行张拉实验、防水实验和焊缝抗拉强度实验。

（5）防水板的焊接质量的检查

防水板规定焊接质量良好，应无漏焊、假焊、烧焦等到现象。对搭接焊缝及吊挂点焊缝进行检查，防水板焊缝采用真空加压检测来检查焊接质量。防水板焊接后，封闭焊缝的一端，从另一端开口处充气并施加气压，在0.2Mpa压力作用下，5分钟不得不大于0.16Mpa，阐明焊缝合格。否则，焊缝为不合格，应拆除重新焊接。防水板铺设后，注意钢筋运输、绑扎等可能对防水板造成损伤。在对钢筋进行接头焊接时，须用石棉板挡隔保护，以防损坏防水板，当发现防水板损坏时，应及时修补,以满足质量规定。6.6.3.2富水地段防水解决

富水地段光面爆破效果差，环向排水管安设困难，喷射砼附着困难，防水板无法铺设，采用下列办法解决，确保防水板能正常铺设。

①

对成股向外涌水地段，根据水流量大小，采用埋设多根大直径塑料管将水引出，或采用模喷砼来替代施作喷锚支护。

②

在淋水地段，防水板打湿后，焊缝质量难以确保，因此，预铺一层防水板引水，然后再按设计铺设防水板。

6衬砌钢筋的加工完全按照图纸和有关规范进行加工，钢筋加工在洞内加工，成批之后进行钢筋安装定位。(1)钢筋表面应将油渍、漆皮、气泡、鳞锈等去除干净。(2)钢筋弯钩应采用“规范”规定的原则弯钩。(3)钢筋接头宜采用搭接电焊，双面焊时焊缝长不不大于5d，单面焊时不不大于10d，主筋焊条的强度，不应不大于钢筋的强度。同一断面，受拉区钢筋的接头面积最大为50%，受压区不受此限，接头错开距离，应为35d，但不得不大于50cm。(4)当采用绑扎接头时受拉区C25砼搭接长度Ⅰ级钢为35d，Ⅱ级钢为55d。接头错开距离不不大于1.3倍搭接长。接头面积受拉区为25%，受压区为50%。(5)钢筋安装时，主筋间距偏差不不不大于±10mm，箍筋间距偏差不不不大于±20mm，两层钢筋间距偏差不不不大于±5mm。(6)钢筋保护层应符合设计规定，钢筋与模板间宜加砼垫块固定，避免浇筑砼时，钢筋移位。图6防水板铺设和钢筋绑扎完毕6.5台车就位立模：（1）启动台车行走马达，将台车运行到衬砌位置，操作基础千斤顶撑于钢轨上并旋紧。（2）操纵液压换向阀手柄，使水平油缸平移，使台车模板中心线与衬砌中心线一致。（3）操作竖向油缸上升，使台车模板达成预定高度，然后旋转顶部竖向千斤顶使其定位。（4）操作液压换向阀使侧向油缸撑出，粗调台车侧向模板至预定位置。（5）装好侧向支撑千斤顶丝杠。（6）关掉油泵电机，来回摇动手动换向阀手柄，使侧向油缸卸压，调节侧向支撑千斤顶丝杠，使台车侧向模板达成浇注状态。（7）装好撑地千斤顶丝杠，安装固定端头模板。（8）安装抗上浮装置（必要时）。6.6混凝土浇注：为了确保二衬混凝土质量，施工过程中必须对原材料进行严格的抽检，发现问题必须及时改正，同时实验室提供的施工配合比必须余现场靠近，必要时能够在二衬施工前到现场去取原材料进行试办，以拟定最后的施工配合比。在控制原材料和配合比的同时，在施工过程中还应注意下列几点；（1）混凝土浇筑时最大下落高度不能超出3000mm（2）浇注时先从侧模下排工作窗口进行，混凝土浇注高度前后相差不超出600mm（3）坍落度的控制；在底部和边墙的位置时混凝土的塌落度控制对应小某些，普通在15-16cm之间即可，在封顶时视状况能够放到20cm，但，不要不不大于20cm，由于过大混凝土的和易性就难以确保，同时，调节坍落度时不一定只从单位用水量上去调节，能够适宜加某些减水剂等方法，来变化混凝土的和易性和坍落度。（4）二衬混凝土需要持续浇筑，不得不间歇时，其间歇不不不大于120min，温度高时（20-30°（5）混凝土的振捣；混凝土用附着式振捣器和插入式振捣器振捣，振捣时间每次不超出30s，振捣棒移动距离不超出振捣器作用半径的1.5倍，拱顶混凝土适宜减少水灰比，振捣密实。混凝土振捣办法及原则表2位置项目原则边墙及拱下部振捣办法内部振捣器振捣器插入间隔50cm左右振捣器插入深度下层混凝土中10cm左右拱顶部一处的振捣时间5-15s左右振捣办法不振捣（6）混凝土封顶时，要使用混凝土输送泵低速档进行灌注，时刻注意压力的变化，避免混凝土注满后强行注入造成压力过大而使模板变形。6.7脱模：（1）拆掉侧向千斤顶丝杠、撑地千斤顶丝杠和端头模板。（2）启动油泵操作换向阀，回收侧向油缸，使台车侧向模板脱离衬砌面。（3）回收竖向千斤顶。（4）操作换向阀回收竖向油缸，使台车顶模脱离衬砌面。回收油缸时，必须分次收缩，切忌一次性强制脱模。（5）收起基础千斤顶。6.8使用后的调节：一种工作循环后要检查各部位螺栓、销子的松紧状况，对多个联结件重新检查紧固，按期保养设备。6.9电力线选择：混凝土输送泵是隧道内用电负荷最大的设备，一定要按功率大小和隧道长度选择足够的导线截面，确保混凝土泵工作电压正常。七、机具设备机具设备见下表机具设备表表3序号设备名称规格型号单位数量1液压式衬砌台车10.5m台12混凝土输送泵HBT60台13混凝土输送车8台24装载机龙工250台25搅拌机JS750台26配料机HPD800台17插入式震动器ZX-50套48交流电焊机BX-315台19手拉葫芦2T/5T台4设备配套时注意事项：1、混凝土搅拌站选用二台卧式搅拌机与一台一拖二式配料机组合成简易搅拌站，经济实用、安装方便，推荐采用。安装时，搅拌站出料高度不不大于混凝土输送车的上料高度，普通在3.8m左右。选用低压闸板阀式混凝土输送泵，规格选用30～60m3/h均可，但应首选电压适应波动范畴大、体积小的混凝土输送泵。装载机选用侧卸式，便于和洞内出碴装载机调配使用。4、混凝土输送车在有轨出碴时，选用轨行式混凝土输送车配电机车拖行。注意混凝土输送车出料高度要不不大于混凝土泵料斗高度。八、劳动组织劳动组织见表2。劳动组织表4人员数量工作内容及分工班长1现场指挥协调工程技术员2施工技术指导钢筋工8钢筋加工及安装挂布工4挂设土工布、防水板电工（兼）1电力安装维修测量人员（兼）2施工测量搅拌站人员2搅拌机司机2人装载机司机1搅拌站砂石料上料输送泵司机1混凝土泵使用维修、上料混凝土输送车司机2混凝土输送车使用保养台车人员8模板工4人，混凝土捣固工2人，杂工2人累计32九、质量控制1、避免接缝漏浆：（1）在模板与已完衬砌混凝土面搭接处粘贴双面密封胶带。（2）台车与混凝土面接触之前，一定将与台车搭接的混凝土面清理干净，使台车与混凝土面紧密相贴。（3）台车定位后，将全部丝杠撑紧，全部支撑撑到位。（4）经常对台车模板的变形进行校正，保持台车模板前后两头形状和曲率相似。（5）台车模板与已衬砌段的搭接长度以10cm左右为宜，搭接过短会造成已打完的二衬接触面出现裂缝，搭接过长会出现错台。（6）每一层窗口打完混凝土后，及时关死，用钢楔子撑紧，使其不动。（7）堵头板要配合凹凸不平的初支面，用木板施工，不要破坏防水板，且固定好。2、避免跑模、消亡错台：（1）在台车进洞定位之前，认真检查台车整个面板，特别是面板之间的拼缝，尽量使模板拼缝之间的错台控制在1mm以内。（2）特别关注台车两侧对地的斜撑丝杠，确保有足够的撑力和对地固定牢固。（3）计算好每次衬砌的长度，尽量使每次的衬砌长度与台车的长度靠近。（4）因台车模板两侧对地斜撑力等因素的作用，在混凝土浇注到2～4m高度时，台车易出现“上浮”现象，造成对地斜撑松动而跑模，要注意安装使用抗浮装置。3、确保混凝土衬砌顶部密实：（1）封顶时，混凝土要有适宜的塌落度。为了使混凝土确实填充（2）封顶后期，用混凝土泵低速档工作，并随时注意混凝土泵输送压力的变化。混凝土输送管要连接在台车顶部靠近已衬砌端的灌注口，使接缝处混凝土密实。（3）安装端头模板时，在顶部予留排气孔，以利浇注混凝土时排气和观察灌注与否饱满。（4）在拱顶每隔10m预留一种注浆孔。4、提高混凝土表面光洁度：（1）使用前对台车模板表面要认真进行打磨解决，使用后对粘模的混凝土及时去除。（2）刷涂脱模剂要固定专人负责，刷涂要均匀，避免多涂漏涂。（3）经常调节、紧固模板连结螺栓，检查台车与否变形，避免模板接缝出现错台。（4）严格执行混凝土配合比，按规定添加混凝土辅料。（5）振捣办法一定要得当，尽量使每个位置都振捣，即便在模板外面通过敲打外膜面板的办法也有较好的振捣效果。